技术支持

对于地铁的防水、止水的同种防护方法

1)利用橡胶止水带中橡胶与水化学反应特性

结构混凝土或防水材料中的化学成分与水等外界物质发生化学反应,生成体积较大的新成分,逐渐沉积于材料裂缝位置,填充微小裂纹空隙,从而达到堵塞渗水通道的目的。混凝土裂缝的自愈现象是混凝土中的化学成分与水、空气发生化学反应,自动堵塞裂缝渗水的例子,其原理是混凝土裂缝处的CaO与水化合形成Ca(OH)2,游离的Ca(OH)2溶解于水,并沿裂缝向洞内浸出,与洞内空气中的CO2发生反应,形成体积较大的CaCO3白色沉淀物;CaCO3白色沉淀物在裂缝内部则封闭裂缝,在结构表面则形成白色斑痕。当裂缝宽度在0.1～0.2mm左右,水头压力不大(水头15～20m)时,容易出现自愈现象,结构渗漏随时间而逐渐减缓直至全部自封。当外水压力大或裂缝宽度超过0.2～0.3mm时,裂缝渗漏量会逐渐加大,乃至发展为严重渗漏水,因此此类裂缝一般不会自愈。

2、利用BW带注浆管膨胀止水条的遇水膨胀特性

BW带注浆管膨胀止水条的遇水膨胀特性是指材料中含有吸水性物质,遇水后能吸收周围的水分,使体积明显胀大,从而达到挤压裂缝空隙、堵塞渗水通道的目的。遇水膨胀是该类材料的一种物理属性,常见的遇水膨胀橡胶就是这种材料,通常用于制作止水条及止水带。以BW型止水条为例,它是以橡胶、无机及有机吸水材料、高粘性树脂等十余种材料经密炼、混炼、挤制而成,断面为四方形的条状自粘性遇水膨胀型止水条。该材料依靠自身的粘性直接粘贴在混凝土施工缝界面,遇水后会逐渐膨胀,一方面堵塞可能存在的毛细孔隙,另一方面使其与混凝土界面的接触更加紧密,从而产生较大的抗水能力,具有优良的阻水抗渗性能。BW型止水条的膨胀率最高可达300%～500%,膨胀时间在1～4h,因此,要保证该类止水材料在施工前与水隔离,裂缝张开量不能超出材料的膨胀范围。还如,膨润土防水板中的膨润土具有强大的膨胀力,遇水后会自动追寻缝隙,填补这些缝隙,使混凝土的密实性得到提高。由于和水分接触,膨润土颗粒迅速膨胀到原来大小的10～15倍,形成一层凝胶状态的不透水层。当施工、地震等因素影响使结构位移,造成膨润土板移动或断裂时,新暴露出来的膨润土也能由于水的作用而形成一层新的防水凝胶层。这种在地下闭合环境里形成的薄膜状防水凝胶层,具有粘胶特性,在地下构筑物外壁面的缝隙中发挥永久的自封能力,不因时间推移而失效。

3、利用材料较大的断裂延伸特性

从断裂延伸率的定义可以看出,防水材料的断裂延伸率越大,对建筑物基层裂缝的变形适应能力越强。对于塑料防水板材,铺挂施工时,由于支护面的不规则,断裂延伸率必须具有足够的富余量。对于粘附于基层上的喷涂类防水材料,当底材发生裂纹时,覆盖在底材上的防水层可以随同裂纹扩展一起伸长而不断裂,此种伸长称为零档伸长,它是构成材料动态防水性能的重要因素。零档伸长也可称为耐龟裂性或抗裂性。零档伸长和防水层的某些特征参数存在如下关系[1]:式中:L———零档伸长(cm);RS———防水层的伸长能力;d———防水层的厚度;TS———防水层对底材的剪切粘结力。其中:式中:σ———防水层的抗拉强度;E———防水层的延率;Em———防水层的断裂伸长率。

从式(1)可以看出,防水层越厚,弹性(伸长能力)越大,零档伸长就越大。相反,粘结强度越大,零档伸长就越小。对喷涂类防水材料,要取得较好的动态防水性能,一方面,在防水层厚度一定的条件下,必须选择那些弹性(拉伸强度和延伸率)好、粘结强度小、耐久性佳的材料;另一方面,在材料选定的情况下,可适当提高防水材料的施工厚度。当然,粘结强度的降低是在保证防水材料与基面的有效粘附条件下的降低。

4、BW遇水膨胀橡胶止水条可以利用微细材料的渗入特性

利用BW遇水膨胀橡胶止水条防水材料的渗入特性是利用防水材料中的微细成分,以水为载体向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不溶于水的结晶体,填塞毛细孔道,从而使混凝土致密防水。水泥基渗透结晶型防水材料是此类材料的典型代表,它是由水泥、石英砂、活性化学物质等材料组成的白色或灰色粉末状材料,在水的引导下,以水为载体,借助强有力的渗透性,在混凝土微孔及毛细管中进行传输、充盈,发生物化反应,形成不溶于水的枝蔓状结晶体,其结晶体与混凝土结构结合成封闭式的防水层整体,能堵塞来自任何方向的水流及其他液体侵蚀,其产品分为涂料型和防水剂两大类。水泥基渗透结晶型防水涂料是一种粉状材料,经与水拌和可配成刷涂或喷涂在水泥混凝土基面的浆料,亦可将其以干粉撒覆并压入未完全凝固的水泥混凝土表面;水泥基渗透结晶型防水剂则是一种掺入混凝土内部使用的粉状材料。

有试验表明,水泥基渗透结晶防水材料能长期承受强水压。在50mm厚的混凝土试件上涂刷两层水泥基渗透结晶防水材料,即可承受高达123.4m的水头压力(1.2MPa);将试件放置在户外半年,其渗透深度可达10～15cm左右,且渗透深度会随时间而逐渐增大;另外,如后期产生新的裂缝,此类材料中的催化剂遇水可激活内部呈休眠状态的活性物质,产生新的结晶体将缝隙堵塞,对小于0.4mm的裂缝都可自我修复。

(5)利用止水条的特殊结构性能

通过对防水材料的结构形式进行特殊设计,可消除外部环境对防水材料的不利影响,最大限度地发挥材料的防水功能。例如,可排水型复合橡胶止水带解决了现有内置式止水带存在的两点不足:一是不具备排水卸压能力,即当地下水从围岩渗入衬砌三缝并遇止水带阻碍时,渗水沿缝下渗较难,使止水带外侧水压增加而导致渗水绕止水带渗漏;二是混凝土凝结硬化过程中会出现一定的干缩,使止水带与其周围混凝土结合不够密实,容易造成渗水沿止水带与混凝土的界面渗出。可排水型复合橡胶止水带能通过自身带有的排水通道排水降压,并通过遇水膨胀橡胶条提高止水带与混凝土界面的抗渗能力,真正做到隧道堵排结合、无压防水。